纳结构的连续激光复合微纳探针刻划加工

为了加工形貌稳定且尺寸尽可能小的纳结构,建立了一套连续激光复合微纳探针的加工系统,并研究了光纤探针导光的连续激光辐照微纳探针的近场增强效应以及该系统的加工性能。首先,根据表面等离子体激元理论仿真分析了激光辐照原子力显微镜(AFM)探针的近场增强因子,并研究了微纳探针的针尖温度场和针尖热膨胀。接着,搭建了基于光纤探针导光的连续激光复合微纳探针的纳结构加工系统。最后,对聚乙烯片状材料样品进行了纳结构加工。结果显示:加工得到的纳米点尺度为200nm左右;纳米线的尺度为30~40nm。结果表明:光纤探针导光连续激光复合微纳探针系统避免了复杂的空间光路结构,是一种成本低廉,结构简单的系统,能够实现纳结构的加工。     

单自由度柔性微定位平台的设计与分析

针对微/纳精密操作定位精度要求,基于压电陶瓷驱动方法,设计了一类适用于面内精密定位工作的单自由度柔性微定位平台,采用单自由度柔性铰链实现机构的微/纳米级运动。通过构建柔性微定位平台的运动学模型得到了机构在铰链空间和笛卡尔空间中的位置映射关系,结合有限元仿真分析各位置柔性铰链的柔度特性对机构执行末端位移输出能力的影响,与位置理论计算结果比较说明其有效性。模态分析、驱动刚度分析为后续的动力学问题研究奠定了基础。     

柔性铰链微定位平台的设计

设计了一种以平行板铰链机构进行导向,以桥式机构进行位移放大的新型压电陶瓷驱动微定位平台。应用弹性力学和材料力学理论建立该平台的桥式放大机构和平行板铰链机构的理论模型,分析了平台的驱动力、输出位移、刚度和固有频率,并运用Matlab软件优化了桥式机构铰链长度、厚度,平行板铰链长度及厚度等几何参数,获得了微定位平台的最优值。对优化后的结果进行了有限元仿真,并搭建了测试系统对平台性能进行了测试。测试结果显示,理论分析与实验结果的最大误差为9.8%,有限元分析与实验结果的最大误差为4.2%,得到的结果验证了理论分析和有限元分析的正确性,实现了平台体积小,放大倍数高,位移输出大的设计目标。     

基于微纳压印的柔性PDMS薄膜传感器设计

利用性能优异的PDMS薄膜制备的新型柔性传感器柔性好、重复度高,可适应复杂曲面,其应用前景也十分广阔。采用PDMS薄膜为柔性基底,填充导电材料碳纤维制备传感元件,使用微纳压印的方法制备V槽形微结构把灵敏度提高到3.5 kPa~(-1);并总结出柔性PDMS薄膜传感器的制备方案,为柔性PDMS传感器的制备提供参考;最后按照实验设计对PDMS薄膜传感器的性能等方面开展了系统的研究。     

面向加工车间的网络数控操作平台研究与设计

结合我国车间数控设备的单机运行机制,给出了网络数控系统运行模式,对其DNC通信技术进行研究,得出基于以太网的局域网式串行通信方案,通过系统功能需求分析划分了系统操作平台七个功能模块,最后利用软件开发工具进行了系统结构的整体设计.     

柔性加工设备中XY轴快速定位系统的应用研究

提出一种以ARM微控制器S3C44B0X为核心控制器,配合专用DSP运动控制芯片MCX314AS,及复杂可编程逻辑器件(CPLD)EPM3064相结合的高速插补定位运动控制器方案.同时阐述了该运动控制器在高速数控板材柔性加工设备中的应用.该控制系统具有高速度、高精度、高可靠性等特点;在运动控制,数控机床等需要高精度、高速度的控制领域有着很高的使用价值.     

大行程5-DOF微纳传动平台的设计及特性分析

对大行程、多自由度及高刚性微纳传动平台的设计要求和特性进行了研究,开发了由压电陶瓷驱动的大行程5-DOF微纳传动平台,设计了位移量大、可导向的微位移放大机构,实现了微纳传动平台的高精度、大移动及大摆动等功能。分析了微纳传动平台的基本原理和自由度,建立了微纳传动平台的运动学模型,得到了其输入/输出特性。基于伪刚体的基本理论及虚功原理,推导了微纳传动平台沿X、Y、Z向的移动刚度及绕X、Y轴的摆动刚度,并对影响微纳传动平台静态刚度的特征参数进行了分析,获得了其移动刚度及摆动刚度的特性。创建了微纳传动平台的几何模型,应用有限元方法对该平台进行了分析及仿真,验证了微纳传动平台的运动学模型、伪刚体模型的正确性。     

基于LabVIEW的微纳加工系统设计与研究

根据约束刻蚀加工工艺原理要求,开发了基于LabVIEW软件的微纳米加工系统。系统主要由宏动定位平台、微动定位平台、微力传感器、电化学工作站以及控制系统组成。系统通过数据采集卡和运动控制卡来实现仪器的定位与运动控制,对接触检测和主动恒力控制等关键技术进行了重点研究,使用LabVIEW编写了运动控制软件,最后在此系统上开展了光学微透镜阵列的电化学湿印章刻蚀加工试验。实验结果表明该工艺成功地把模板上的微透镜阵列图案复制到了硅基底上,具有较高的复制精度。     

柔性三角翼飞行平台系统的设计与分析

三角翼飞行平台系统最近几年受到了大家的极大关注，很多滑翔爱好者也对三角翼飞行器青睐有加，滑翔运动也成为冒险者比较欢迎的运动之一。军事侦察在三角翼飞行器上得到了灵感，研制了柔性三角翼飞行平台系统，在单兵侦察方面起到了重要作用。本文将对柔性三角翼飞行平台系统的设计和分析进行简要探讨。     

大行程三平动柔性微定位平台的设计分析及优化

为设计具有毫米级运动行程、良好的静、动态特性且结构多样的三维平动柔性微定位平台。首先,提出两种新型的多自由度大行程柔性运动副。其次,基于该运动副,给出三种新型大行程空间平动柔性微定位平台实例。然后,采用非线性方法建立平台力位移关系、输入耦合及丢失运动的理论模型,并采用柔度矩阵法建立平台的刚度及固有频率模型。随后,以提高平台的静、动态性能为目标对平台进行参数寻优。最后对平台进行有限元分析,验证理论模型的正确性。根据理论与仿真结果,平台一阶固有频率为49.6Hz,在1mm运动行程内,x、z轴方向的丢失运动分别小于0.32%、0.7%,输入耦合小于1.2%且输出完全解耦。为空间平动柔性微定位平台的设计、分析及优化提供了一种系统化的研究方法。     

激光诱导微纳连接技术研究进展

随着航空、电子以及能源技术的发展,以低维度纳米材料为功能单元的复杂电子设备和系统趋向于柔性化和微型化,这一过程依赖于纳米材料间的高质量连接.微纳材料自身的尺寸及结构限制使得传统的热退火、机压成型、化学处理和电子束辐照等方法难以在构筑有效连接的同时避免非连接区域的损伤,而激光加工则由于其聚焦光斑尺寸小,单色性好和便于精确...     

微纳表面结构加工技术研究

综述了在微纳加工领域的最新技术发展一软刻蚀技术（soft lithography）和扫描探针刻蚀技术（scanning probe lithography），其中着重描述了软刻蚀技术中的复制模塑技术（replica molding，REM）和扫描探针刻蚀技术中的电致刻蚀加工技术，阐述了它们各自的加工原理和特点，并应用这些技术制作出一些周期性微纳织构表面。     

全柔性微位移放大机构的设计与分析

微机械放大器中常采用全柔性微位移放大机构来实现输出位移的放大,且大多采用短臂柔性铰链连接各构件。设计了一种对称的长柔性杆微位移放大机构,结合弹性力学和Bernoulli-Eu-ler假设,推导出该放大机构的力位移计算公式及放大比公式。对影响该机构放大比的关键因素进行了分析,通过实例分析得到该机构中的长柔性杆角度与输出位移之间的关系。同时用有限元方法对该实例进行了仿真分析,并对两种方法所得结果进行了分析比较。     

新型3-UPU柔性微操作平台的设计与分析

基于柔性铰链设计了一种新型3-UPU并联微操作平台,该平台可以实现空间中的三自由度运动。该机构由三条相同的支链采用对称的方式与动、静平台相连,以压电陶瓷作为驱动装置并内置在桥式位移放大器中。通过理论计算和有限元仿真对放大器的放大比进行了误差分析,又对平台的相关性能进行了研究,结果表明该平台的设计可靠、合理。     

刀具表面微织构激光加工方法研究与分析

在刀具的表面加工微织构,可显著提升刀具的切削性能,大幅提高刀具耐用度并延长刀具的使用寿命。本文利用脉冲激光在硬质合金(WC-Co,YG8)刀具的表面加工微织构,重点对激光功率、频率、脉冲个数和光斑直径对微坑织构的尺寸、形貌以及激光加工中产生微裂纹的影响进行了系列试验研究。采用波长λ=1064nm、激光功率W=90W、频率f=20Hz、脉冲个数n=20、光斑直径d=500μm的激光参数,在硬质合金刀片300℃预热处理后,用带有4个档位的超声振动辅助手段在刀具表面加工微坑织构。并选用原始激光加工后的硬质合金片和热处理超声振动辅助激光加工后的硬质合金刀片进行比较,试验结果表明,当刀具采用预热处理后,辅以超声振动进行激光加工的方法对控制刀具表面织构尺寸精度、刀具表面形貌的均一稳定和抑制表面微裂纹的产生具有重要意义。     

强化研磨微纳加工残余应力的数值模拟分析

为了探究强化研磨微纳加工中磨粒喷射速度和喷射角度对残余应力场分布的影响,采用ABAQUS有限元分析软件进行数值模拟,建立了表面覆盖为100%的单颗粒磨粒撞击GCr15轴承钢靶材的模型。利用单一控制变量的方法对比了不同速度和不同角度下仿真模拟靶材表面残余应力的大小以及残余应力层深。研究结果表明,强化研磨微纳加工可以在靶材引入0.09~0.143 mm的残余应力层,最大残余压应力和表面残余压应力值具有一定的正相关性,在喷射角度为5π/12和喷射速度在60 m/s的组合工艺参数下,可以获得最大残余应力。     

基于柔性加工平台焊接机器人的研究与应用

介绍了柔性加工平台的基本组成以及相应的工作流程。设计了焊接机器人控制流程,并以直线焊接为例,设计了相应的工作指令。实践表明:焊接机器人用于柔性生产中,在保证焊接质量的情况下,提高了生产效率。     

基于柔性铰链的微位移机构的设计与分析

针对传统机械式微位移机构无法实现高精度定位的问题,采用半圆型柔性铰链设计了一种反对称式柔性放大机构,将输入的直线位移放大并转化为转角位移输出。对其转角刚度、结构形式、结构参数、静态位移输出特性进行分析,并利用Ansys软件对柔性放大机构进行建模和有限元分析,验证了其结构的合理性。     

面向设计与制造的数字化工厂平台

分析了数字化工厂产生的背景及其内涵.基于数字化工厂协作平台的概念模型,构建了平台的体系结构.基于组件库的管理思想,设计了离散型制造企业模型资源库的开发流程.具体介绍了数字化工厂平台中各个模块的功能和实施流程.提出了数字化工厂平台建设中需解决的关键问题.